Notice pédagogique – Laboratoire de câblage Armoires électriques industrielles

Laboratoire de câblage –Armoires électriques industrielles (module C1)
Niveau « collège » : Travaux Pratiques
Notice pédagogique
Version du 24/04/2012

Laboratoire de câblage – Module C1 – TP niveau « collège » – notice pédagogique 2/15
SOMMAIRE
1 – Généralités .................................................................................................................................... 3
1.1. Positionnement dans la scolarité ................................................................................................................... 3
1.2. Effectifs ......................................................................................................................................................... 3
1.3. Objectif global, structuration et thématique .................................................................................................. 3
1.4. Notions pré-requises .................................................................................................................................... 4
2 – Documentation .............................................................................................................................. 4
2.1. Constitution des sujets de travaux pratiques ................................................................................................ 4
2.2. Variantes pour la formation continue des électriciens professionnels ........................................................... 5
2.3. Documentation ressource mise à disposition des étudiants .......................................................................... 5
2.4. Système de fichiers ....................................................................................................................................... 5
3 – Conditions de sécurité ................................................................................................................... 6
3.1. Conditions matérielles de sécurité ................................................................................................................ 6
3.2. Consignes de sécurité .................................................................................................................................. 7
4 – Progression pédagogique du module ............................................................................................ 7
4.1. Connaissances théoriques ............................................................................................................................. 7
4.2. Compétences pratiques ................................................................................................................................. 8
5 – Inventaire des composants utilisés .............................................................................................. 10
5.1. Composants structurels .............................................................................................................................. 10
5.2. Appareillage de l'armoire ............................................................................................................................ 11
5.3. Appareillage du poste de commande et de simulation de capteurs ............................................................. 12
5.4. Composants de repérage ............................................................................................................................ 12
5.5. Composants de connexions sécurisées ....................................................................................................... 13
5.6. Composants consommables ........................................................................................................................ 14
5.7. Outils de câblage ......................................................................................................................................... 14
5.8. Instruments de mesure ............................................................................................................................... 15
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Laboratoire de câblage – Module C1 – TP niveau « collège » – notice pédagogique 3/15
Ce document s'adresse aux enseignants et assistants techniques qui vont organiser les travaux pratiques du
module C1. Il a pour but de donner une vue pédagogique sur l'ensemble des séances et d'apporter toutes les
informations complémentaires relatives à l'organisation matérielle du laboratoire, afin de mettre en œuvre les
enseignements dans de bonnes conditions.
Toutefois sa lecture ne saurait à elle-seule tenir lieu de formation technique et pédagogique à ces personnels.
1 – Généralités
1.1. Positionnement dans la scolarité
Ce module a été conçu pour des étudiants en 3e ou 4e année de « collège » dans le système éducatif kazakstanais
(qui est lui-même inspiré du modèle américain). Il correspond en France au niveau de formation technique du
« BEP en électrotechnique, énergie et équipements communicants », mais s'adresse à des étudiants plus autonomes
et possédant une culture générale plus étendue, leur permettant de lire sans difficulté un questionnaire dense.
Par ailleurs, les sujets de travaux pratiques existent dans une version adaptée pour la formation continue des
électriciens professionnels. Les questions écrites sont essentiellement les mêmes, mais présentées dans un
document à remplir (cf. section 2.2). En revanche, les procédures de mise en service peut différer significativement.
Le module C1 doit être impérativement précédé d'une formation théorique et pratique à la prévention des accidents
électriques (module C0). Il peut être directement suivi du module C2, consacré aux départs-moteurs spéciaux.
1.2. Thématique et objectif global du module
Le module C1 porte sur le câblage des armoires électriques d'équipements industriels simples, principalement des
systèmes motorisés à démarrage direct.
Il se compose de 6 séances de 8 heures chacune, soit au total, 48 heures de formation, dans l'objectif de traiter
5 sujets de travaux pratiques (un sujet par séance sauf le dernier, qui nécessite deux séances). Cette organisation
est compatibles avec une programmation hebdomadaire, sans immobiliser de matériel entre deux séances, de sorte
que plusieurs groupes d'étudiants puissent se succéder dans une même semaine.
Chaque sujet s'inspire d'un thème industriel classique, pour en faire une simulation :
▸TP n°1.1 : éclairage d'un local sur 2 zones (commande de récepteurs par contacteurs de puissance) ;
▸TP n°1.2 : machine rotative simple (départ moteur direct à un seul sens de rotation) ;
▸TP n°1.3 : malaxeur chauffant (révision des deux TP précédents) ;
▸TP n°1.4 : pont roulant (départ moteur direct à deux sens avec temporisation au changement de sens) ;
▸TP n°1.5 : barrière coulissante (révision des quatre TP précédents).
Avec un minimum de connaissances pré-requises (cf. la section suivante), les sujets de travaux pratiques
permettent aux étudiants d'acquérir non seulement les compétences pratiques pour réaliser le câblage d'armoires
électriques et en tester le fonctionnement sous tension de puissance, mais aussi les connaissances « théoriques »
pour comprendre l'intégration dans les schémas de câblage des appareils les plus courants : disjoncteurs,
contacteurs, relais thermiques, etc.
Le module C1 permet ainsi de former des techniciens polyvalents, capables d'intégrer aussi bien un atelier de
production d'armoires qu'un bureau d'étude ou une équipe de maintenance.
Le contenu pédagogique des sujets de travaux pratiques est plus détaillé à la section la section 4.
1.3. Notions pré-requises
Hormis les connaissances et compétences acquises au module C0, les prérequis en électrotechnique pour suivre le
module C1 se limitent aux connaissances générales en électrocinétique : notions de tension, de courant, de
puissance, classification des appareils générateurs et récepteurs, représentation des circuits électriques, lois des
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mailles et lois des nœuds, notion d'opérateurs et d'équation logique, etc. Si les questions font appel à des
connaissances plus avancées (couplage d'un moteur, par exemple), des documents ressources viennent en appui.
1.4. Encadrement
Comme pour tous les travaux pratiques mettant en œuvre des énergies dangereuses, l'encadrement du module C1
ne doit être confié qu'à des enseignants ou des formateurs ayant :
▸un spectre de connaissances et de compétences plus large que celui du module ;
▸une autorité pédagogique suffisante pour garantir la sécurité des participants.
Il est fortement recommandé qu'avant d'encadrer seul un groupe, tout nouvel enseignant soit d'abord initié par un
stage d'observation avec un collègue expérimenté, afin de prendre conscience des risques d'accidents et de
connaître les méthodes pour les éviter.
1.5. Répartition des étudiants et effectifs conseillés
Pour des questions d'ergonomie des postes de travail et d'efficacité pédagogique, il n'est pas satisfaisant d'affecter
plus de deux étudiants par poste de travail ; sachant que l'association en binôme de deux étudiants peut créer entre
eux une bonne émulation, mais aussi parfois poser des problèmes d'équilibre dans la répartition du travail.
Même avec une telle organisation, il est difficile de dépasser un effectif de 12 étudiants pour un enseignant. En
effet, avec un temps impartis de 2 heures par sujet pour les réaliser les essais de puissance, on ne dispose que de
20 minutes pour chacun des 6 poste de travail.
Pour les sessions de formation continue des électriciens professionnels, il est préférable que les stagiaires
travaillent individuellement chacun sur leur poste. L'effectif ne devrait donc pas dépasser 6 stagiaires.
2 – Documentation
2.1. Constitution des sujets de travaux pratiques
Chaque sujet de travaux pratique est constitué de 3 documents, intitulées respectivement spécifications techniques ,
travail demandé et réponses aux questions .
▣ Les documents spécifications techniques comprennent tous :
▸un texte (environ un page) de « mise en situation » avec une photo qui illustre le thème industriel et la
description littérale du fonctionnement du système que les étudiants devront réaliser ;
▸les listes des composants fournis (éléments structurels, appareillage, câbles sécurisés, consommables, outils,
instrument de mesure).
Afin de minimiser les reprographies (cf. tableau ci-dessous), et aussi éviter la dissémination des méthodes
pédagogiques, ces spécifications peuvent être regroupées dans un porte-document mis à la disposition des
étudiants sur chaque poste de travail du laboratoire. Il est souhaitable que la page de mise en situation soit
imprimée en couleur, pour rendre plus lisible la photographie d'illustration.
désignation format
nb. pages du sujet de TP n° nb. pages pour
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1 poste 6 postes
page de mise en situation A4 couleurs 11111 530
pages de listes des composants A4 N&B 2222412 72
▣ Les documents travail demandé comprennent :
▸une page regroupant en 4 parties (technologie, préparation du câblage, réalisation du câblage, mise en service)
toutes les questions demandées aux cours de la séance, avec une indication du minutage conseillé pour
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chaque partie ; les questions doivent être traitées dans l'ordre pour permettre aux étudiants de comprendre les
principes du câblage qu'ils doivent réaliser ; sauf pour le sujet n°1.5, des questions subsidiaires sont prévues
pour permettre aux étudiants les plus rapides d'approfondir leur travail ;
▸une ou deux pages de schémas électriques déployés spécifiant le système à câbler ;
▸pour les TP n°1.4 et 1.5, une page où figure un chronogramme qui permet d'illustrer la logique de
fonctionnement du système ;
▸une page où figure le schéma d'implantation de l'armoire électrique et du poste de commande à réaliser ;
▸une page où figure le tableau d'évaluation des activités pratiques (identique pour tous les sujets).
Dans le sujet n°1.1, le schéma électrique est donné presque complet (seuls manquent quelques numéros) et le
schéma d'implantation figure même une représentation filaire partielle. Ensuite, au fil des séances, les schémas
électriques et les schémas d'implantation sont donnés de moins en moins complets. Cette progression se
poursuivra au module C2 pour aboutir à la fin à des pages de schémas presque vides (idem pour les spécifications).
Ces documents doivent être reprographiés pour chaque étudiant (deux par poste). Pour faciliter leur remise à
l'enseignant en fin de séance, il est conseillé de réunir la première page (questionnaire) et la dernière page (tableau
d'évaluation) sur une même feuille au format A3 qui, pliée en deux, servira de chemise pour ranger les autres pages
du sujet (au format A4) et les feuilles de réponses des étudiants. Cette solution est également plus satisfaisante
qu'une reprographie au format A4 avec agrafage pour l'exploitation des documents, car il est souvent nécessaire
mettre deux pages côte à côte pour les étudier.
désignation format
nb. pages du sujet de TP n° nb. pages pour
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1 poste 6 postes
questionnaire et tableau d'évaluation A3 N&B 1111110 60
autres pages (schémas, chronogramme) A4 N&B 2223426 156
Dans le tableau ci-dessus, le nombre de pages indiqué doit encore être multiplié par le nombre de groupes inscrits
dans l'année universitaire pour pouvoir évaluer le coût maximal du module en terme de reprographies.
▣ Les documents réponses aux questions sont évidemment réservés aux enseignants ; incluant un barème de
notation, ils fournissent les réponses à l'intégralité des questions technologiques et de préparation aux câblage,
ainsi qu'une représentation filaire d'une solution pour le câblage des circuits de puissance et de commande.
Pour des questions de lisibilité, il est préférable que ces documents soient imprimés en couleur.
désignation format
nb. pages du sujet de TP n° nb. pages pour
1 enseignant
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
toutes pages A4 couleurs 54767 29
2.2. Variantes pour la formation continue des électriciens professionnels
Pour une bonne organisation des sessions de formation continue, il n'est pas souhaitable de demander aux
stagiaires d'écrire les réponses aux questions sur des feuilles libres qu'ils devraient fournir. Si les spécifications et
les schémas sont identiques, les questionnaires du document travail demandé sont adaptés, avec une police plus
grande et l'aménagement d'espace les réponses entre les questions.
Sachant que les stagiaires travaillent individuellement sur poste, et en adoptant la même organisation pour
l'assemblage des documents, le tableau ci-dessous indique le volume des reprographies pour un groupe de 6.
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